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在锅炉设计中,炉膛黑度作为其中的一个设计参数影响着设计结果。炉膛黑度对辐射受热面的设计计算有影响。同时,炉膛黑度也包含在炉内传热的热平衡计算中。而传热计算是锅炉的一个重要计算之一,它对锅炉的整体结构、使用性能和安全可靠性都有着深远影响。炉膛黑度的研究对锅炉设计有着重要的意义,可以有助于锅炉效率的提高。
炉膛黑度则是反映火焰与水冷壁受热面之间辐射换热交换的关系。锅炉炉膛内的换热过程是很复杂的。燃煤锅炉中,燃料在炉膛燃烧时,放出大量的热量,将烟气加热到很高的温度。高温烟气以辐射方式将热量传受热面,并加热其内部工质。炉内换热主要是靠辐射换热。检测得到水冷壁实际吸收到的热量和炉膛内的实际温度,根据能量平衡的原则,壁面的传热量应等于蒸发系统内工质的吸热量,最后利用辐射换热公式计算得到真实的炉膛黑度。利用成像装置(CCD摄像机)作为二维辐射能量分布传感器,接收三维炉膛内的高温辐射能信号,依据辐射成像新模型建立火焰二维温度图像和三维温度图像的关联方程,采用正则化重建方法获得炉膛三维温度场可视结果。用DCS采集到的相关数据最后计算出炉膛黑度。
分别对100MW机组容量为410t/h和300MW机组中容量为1025t/h的锅炉进行了计算分析。将炉膛黑度进行了比较分析,得出了一些结论。在同一台锅炉里面,炉膛黑度是随着负荷的增加而减少的。两台锅炉的燃料都为烟煤,当两台锅炉处于相同的负荷百分比下时,选取的是负荷达到85%和90%时,大容量锅炉的炉膛黑度要高于小容量锅炉的炉膛黑度。锅炉汽水测参数比如给水流量,省煤器出口平均水温,汽包压力随着负荷的增加而增加。将计算出的炉膛黑度值与做了假设得到的计算值相比较分析,两者并不相等,而且设计值并没有随着负荷的变化而变化。所以,炉膛黑度设计值需要做进一步的研究。这对锅炉设计应用有一定的指导作用。